Un Modelo de Ratón de Único y Repetitivo Lesión Cerebral Traumática Leve
Summary
Los atletas absorben varios cientos de lesiones cerebrales traumáticas leves (mTBI) / concusiones cada año; Sin embargo, la consecuencia de éstos en el cerebro es mal entendida. Por lo tanto, un modelo animal de mTBI único y repetitivo que repeticiones consistentes clínicamente relevantes síntomas proporciona los medios para avanzar en el estudio de mTBI y concusión.
Abstract
La lesión cerebral traumática leve (mTBI) puede resultar en la pérdida aguda de la función cerebral, incluyendo un período de confusión, pérdida de conciencia (LOC), déficits neurológicos focales e incluso amnesia. Los atletas que participan en deportes de contacto tienen un alto riesgo de exposición a un gran número de mTBI. En términos de nivel de lesión en un atleta deportivo, un mTBI se define como una lesión leve que no causa grandes cambios patológicos, pero sí causa deficiencias neurológicas a corto plazo que se resuelven espontáneamente. A pesar de los intentos anteriores de modelar mTBI en ratones y ratas, muchos han reportado efectos adversos graves incluyendo fracturas de cráneo, hemorragia intracerebral, lesión axonal y muerte celular neuronal. En este documento, describimos nuestro altamente reproducible modelo animal de mTBI que reproduce síntomas clínicamente relevantes. Este modelo utiliza un dispositivo de impactador neumático a medida para producir un traumatismo de cabeza cerrada. Este impacto se realiza bajo parámetros precisos de velocidad y deformación,Creando un modelo confiable y reproducible para examinar los mecanismos que contribuyen a los efectos de la mTBI concussiva única o repetitiva.
Introduction
Lesión cerebral traumática (TBI) se define como una lesión en la cabeza sostenida de una fuerza física externa, lo que resulta en la interrupción de la función cerebral normal. Representa una importante carga socioeconómica y de salud pública, y el Centro para el Control y la Prevención de Enfermedades Informe 2015 al Congreso estima que 2,5 millones de estadounidenses sufren un TBI cada año. Esto afecta no sólo la calidad de vida del paciente, sino que también coloca un costo económico extremadamente alto en la comunidad, estimado actualmente en 76.500 millones de dólares anuales. La cantidad de daño cerebral real transmitida y las sintomatologías de fase aguda es lo que define la lesión cerebral leve, moderada y grave.
Lesión cerebral traumática leve (mTBI), también conocida como conmoción cerebral, representa más del 70% de los TBI reportados cada año 1 . Es más común entre los atletas que participan en deportes de contacto de alto riesgo incluyendo el boxeo y el fútbol 2 . A diferencia de lo moderadoO formas graves de TBI, el daño inmediato y los síntomas asociados con mTBI a veces no son tan pronunciados 3 . Por el contrario, los efectos a largo plazo de mTBI pueden ser tan debilitantes como los observados en las formas moderada y severa. Aquellos que sufren de mTBI repetitivo han demostrado desarrollar encefalopatía traumática crónica (CTE), así como otras enfermedades cognitivas y degenerativas [ 4] . Por lo tanto, es importante obtener una mayor comprensión de los mecanismos que contribuyen a los síntomas a corto plazo y el daño general a largo plazo que surge después de mTBI.
En los seres humanos, la definición de conmoción cerebral definida por la Cuarta Conferencia Internacional sobre Conmoción cerebral en el Deporte (Zurich 2012) 5 establece que el nivel de lesión en la conmoción deportiva es leve, no causa cambios patológicos graves, pero causa déficits neurológicos a corto plazo Que se resuelven espontáneamente. De hecho, un receNt estudio investigó el efecto de mTBI en el deterioro cognitivo en los jugadores de fútbol de la escuela secundaria, utilizando los sistemas de telemetría de impacto de la cabeza. Este estudio mostró la cantidad de veces que los jugadores sufrieron impactos de casco> 20 g en una sola temporada oscilando entre un mínimo de 226 (media, 4,7 por sesión) a un máximo de 1855 (promedio, 38,6 por sesión) 6 . La mayoría de estos impactos no resultaron en el diagnóstico clínico de una conmoción cerebral; Pero la evidencia de los cambios funcionales en la función cerebral se pudo observar utilizando fMRI [ 6] . Los cambios cerebrales que causan estos cambios funcionales son desconocidos, y por lo tanto hay una necesidad apremiante de tener un modelo fiable y reproducible para facilitar la investigación en los efectos de la mTBI concussive y subconcussive.
A pesar de los intentos anteriores de modelar mTBI en ratones y ratas 7 , muchos reportan efectos adversos. En particular, la mayoría de los modelos de roedores están limitados en su naturaleza repetitiva,Un cinco impactos mTBI, así como tener eventos patológicos adversos, incluyendo sangrado intracerebral, fracturas del cráneo, lesiones axonales graves, muerte de células neuronales, y el aumento de la mortalidad 8 , 9 , 10 , 11 , 12 . En este documento, describimos un modelo de ratón de mTBI que está más cerca de la verdadera definición de conmoción cerebral en los seres humanos. Este modelo recapitula muchos de los síntomas observados en el mTBI humano, tales como la fuerza mecánica que resulta en la pérdida transitoria de conciencia sin patología cerebral cruda manifiesta. Además, es ventajoso en el hecho de que puede ser utilizado tanto para el impacto único y los paradigmas de impacto repetitivo durante largos períodos de tiempo como se informó anteriormente [ 13] .
Protocol
Representative Results
Discussion
En los seres humanos, mTBI se caracteriza por un deterioro funcional en ausencia de lesión estructural. Esto puede ocurrir con, o sin, una pérdida de conciencia 1 . Actualmente se piensa que la exposición a conmociones cerebrales repetidas es la base del desarrollo y / o progresión de enfermedades neurodegenerativas tales como CTE 4 . Está bien documentado que CTE se encuentra comúnmente en los boxeadores y jugadores de fútbol y aunque la exposición a la repetició…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue apoyado por R01 NS067417 del Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y derrame cerebral (MPB).
Materials
| Powerlab 8SP data acquisition (DAQ) control box | (AD instruments) | ||
| VIP 3000 calibrated vaporizer | Matrx | ||
| Isoflurane | Henry Schein Animal Health | 29405 | |
| Oxygen | Commercially available | ||
| Compressed Air | Commercially available | ||
| Masking Tape | Commercially available | ||
| Stop Watch | Fisher Scientific | 02-261-840 | |
| C57 Bl/6 Mice | Jackson Laboratories | ||
| Digital Scale and weigh container | Fisher Scientific | 20031 | |
| anti-Iba1 antibody | Wako | 019-19741 | |
| HRP labelled secondary | Jackson Immunoresearch | 111-035-003 |
Referenzen
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